JP2014028382A - Bending method of metal pipe - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、自動車などの輸送機器や機械部品、或いは建設部材等に用いられる金属管の曲げ加工方法に関するものである The present invention relates to a bending method of a metal pipe used for transportation equipment such as automobiles, machine parts, or construction members.
上記用途に供される金属管は、真直ぐのままで用いられる場合もあるが、適当に曲げられて用いられる場合がある。
その金属管を曲げる方法としては、例えば図1(a)に示すように、曲げ金型に被加工金属管の一端を固定し、曲げ金型を回転して曲げ加工する方法が一般的である(例えば非特許文献1)。また図1(b)、(c)に示すように、2個の支持ロールまたは支持型により素管を固定し、その中央に曲げ金型を押し込んで金属管を曲げる3点曲げする方法も採用されている(同じく非特許文献1)。
Although the metal tube provided for the above-mentioned use may be used as it is straight, it may be used after being appropriately bent.
As a method for bending the metal tube, for example, as shown in FIG. 1A, a method is generally used in which one end of a metal tube to be processed is fixed to a bending die, and the bending die is rotated to perform bending. (For example, Non-Patent Document 1). In addition, as shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c), a three-point bending method is adopted in which the base tube is fixed with two support rolls or a support die, and a bending die is pushed into the center to bend the metal tube. (Also non-patent document 1).
さらに、曲げ金型を押し込んで金属管を曲げる方法として、特許文献1で、2個の支持ロールを移動式にし、その中央に曲げ金型を押し込んで曲げる方法も提案されている。曲げ金型の移動に合わせて、2個の支持ロールが左右に離れることから曲げ部の支点間距離(2個のロール間距離)が短くなり管曲げ部の剛性が高くなることから、従来のプレス曲げ加工法と比べて、座屈が生じ難い曲げ加工法を提供しようとするものである。 Further, as a method of bending a metal tube by pushing a bending die, Patent Document 1 proposes a method in which two support rolls are made movable and the bending die is pushed and bent at the center thereof. Since the two support rolls are separated from each other in accordance with the movement of the bending mold, the distance between the fulcrums of the bent part (distance between the two rolls) is shortened and the rigidity of the pipe bent part is increased. It is intended to provide a bending method in which buckling is unlikely to occur as compared to the press bending method.
さらにまた、特許文献2で、クッション金型に対して曲げ金型を降下させて金属管を挟み込みプレス荷重を加えると同時に、クッション金型の側方で金属管を曲げ金型に挟み込むロールを使用して曲げ加工を行うプレス曲げ加工法が提案されている。このプレス曲げ加工法は、金属管をクッション金型に設置した状態で曲げ金型の降下と同時にロールで曲げ金型に挟み込むことで曲げ加工を行うため、1回の加工で数箇所の曲げ加工が可能となる。 Furthermore, in Patent Document 2, a roll is used in which a bending die is lowered with respect to a cushion die, a metal tube is sandwiched and a press load is applied, and at the same time, a metal tube is sandwiched in the bending die on the side of the cushion die. Then, a press bending method for bending is proposed. In this press bending method, since bending is performed by holding the metal tube in the cushion mold and at the same time as the bending mold is lowered, it is sandwiched between the bending molds with a roll. Is possible.
前記図1(a)に示す回転引き曲げ加工法は、しわを抑制するための金型であるワイパーや破断を抑制するサイドブースター・バックブースター、偏平を抑制するマンドレルを使用するため、薄肉管(t/Dが5%以下)や曲げ中心半径の小さな曲げ加工に適している。しかし、使用する金型点数が多いため、セッティングに時間がかかる事や金属管の寸法にあった金型を用意する必要があり、しかも装置自体も高価であるため製造コストが高くなってしまう。
また、図1(b)、(c)に示すプレス曲げ加工法は、使用する金型が曲げ金型と2つの支持金型(支持ロール、または支持型)の3点であるため、装置がシンプルで安価である。しかし、プレス曲げ加工法は、曲げ金型を金属管に押し込んで曲げるため、曲げ部に働く曲げ応力が大きくなり、曲げ内側部に座屈が生じ易くなる。特に、薄肉管や曲げ中心半径の小さな曲げ加工になると、金属管の剛性低下や曲げ部で発生する曲げ応力がさらに大きくなるため、座屈発生の可能性がさらに高くなる。
The rotary drawing and bending method shown in FIG. 1 (a) uses a wiper that is a mold for suppressing wrinkles, a side booster and a back booster for suppressing breakage, and a mandrel for suppressing flattening. t / D is 5% or less) and is suitable for bending with a small bending center radius. However, since the number of molds to be used is large, it takes time for setting, and it is necessary to prepare a mold suitable for the dimensions of the metal tube. Moreover, since the apparatus itself is expensive, the manufacturing cost increases.
In addition, the press bending method shown in FIGS. 1 (b) and 1 (c) uses three points: a bending die and two support dies (support roll or support die). Simple and inexpensive. However, in the press bending method, the bending die is pushed into the metal tube and bent, so that the bending stress acting on the bending portion increases, and the bending inner portion tends to buckle. In particular, when a thin tube or a bending process with a small bending center radius is performed, the rigidity of the metal tube is lowered and the bending stress generated at the bending portion is further increased, so that the possibility of buckling is further increased.
前記特許文献1で提案された2つのロールを移動式にしたプレス曲げ加工法では、座屈が生じ難くなっているものの、従来のプレス曲げ加工法と同様に、薄肉管、または曲げ中心半径の小さな曲げ加工を行うと、2つの移動式ロール間に小さい隙間が生じているため、曲げ部に座屈が生じ曲げ成形が困難となる。
さらに、前記特許文献2で提案されたロールを使用したプレス曲げ加工法でも、クッション金型と曲げ金型で金属管を挟み込みながら曲げ加工を行うため、曲げ部の曲げ角度が90°より大きい加工は困難になる。また、曲げ部の拘束は、曲げ金型とクッション金型と1つのローラによる3点支持による拘束であるため、金属管の薄肉化や曲げ中心半径Rが小さくなるに従い、曲げ内側に座屈が発生しやすくなる。
In the press bending method in which the two rolls proposed in Patent Document 1 are movable, buckling is less likely to occur. However, as in the conventional press bending method, the thin tube or the bending center radius is reduced. When a small bending process is performed, a small gap is generated between the two movable rolls, so that the bent portion is buckled and bending is difficult.
Further, even in the press bending method using the roll proposed in Patent Document 2, the bending process is performed while the metal tube is sandwiched between the cushion mold and the bending mold, so that the bending angle of the bending portion is larger than 90 °. Becomes difficult. In addition, the bending portion is restricted by three-point support by a bending die, a cushion die, and one roller, so that as the metal tube becomes thinner and the bending center radius R becomes smaller, buckling occurs inside the bending. It tends to occur.
本発明は、このような問題点を解消するために案出されたものであり、装置がシンプルで加工時間が短いプレス曲げ加工法をベースにし、薄肉管(t/Dが5%以下、tは金属管の板厚、Dは金属管の外径)、或いは曲げ中心半径の小さな曲げ加工(R/Dが3以下、Rは曲げ中心半径)が可能な、曲げ金型、クッション金型、移動式ロールを使用することで曲げ部を4点支持でプレスする、低コストで加工精度の高い金属管の曲げ加工方法を提案することを目的とする。 The present invention has been devised to solve such problems, and is based on a press bending method in which the apparatus is simple and the processing time is short, and a thin-walled tube (t / D is 5% or less, t Is the thickness of the metal tube, D is the outer diameter of the metal tube), or a bending mold, cushion mold, which can be bent with a small bending center radius (R / D is 3 or less, R is the bending center radius), The object of the present invention is to propose a low-cost and high-precision processing method for bending metal pipes, which uses a movable roll to press the bent part with four-point support.
本発明の金属管の曲げ加工方法は、その目的を達成するため、クッション金型とその両側に配置した1対の移動式ロールに被加工金属管をのせ、前記クッション金型の直上から曲げ金型を前記被加工金属管に押し付けて曲げ加工することを特徴とする。
曲げ金型、クッション金型、1対の移動式ロールのそれぞれに、被加工金属管を拘束する、または曲げ加工するための荷重を加えながら曲げ加工する。
In order to achieve the object, the metal pipe bending method of the present invention places a metal pipe to be processed on a cushion mold and a pair of movable rolls arranged on both sides of the cushion mold, and the bending mold is directly above the cushion mold. The mold is pressed against the metal pipe to be processed and bent.
Each of the bending mold, the cushion mold and the pair of movable rolls is bent while restraining the metal pipe to be processed or applying a load for bending.
曲げ金型、クッション金型、1対の移動式ロールとして、それぞれの被加工金属管当接面に、被加工金属管の直径以上の幅と被加工金属管の半径以上の深さを有する半円形断面の溝を有したものを用いることが好ましい。またこれらの曲げ金型、クッション金型、1対の移動式ロールとしては、曲げ金型とクッション型、および/または曲げ金型と移動式ロールを組み合わせた溝部の円弧長さが金属管の周長以下としたものを用いることが好ましい。
さらに、実際の曲げ加工時には、金属管の寸法や曲げ中心半径の加工条件に応じて、しわ抑制方法として金属管内にスチールショット、砂、ビーズなどの拘束材を挿入した状態で曲げ加工することが好ましい。
As a pair of movable rolls, a bending mold, a cushion mold, and a pair of movable rolls, each of the metal pipe contact surfaces to be processed has a width greater than the diameter of the metal pipe to be processed and a depth greater than the radius of the metal pipe to be processed. It is preferable to use one having a circular cross-sectional groove. In addition, these bending molds, cushion molds, and a pair of mobile rolls include a bending mold and a cushion mold, and / or a circular arc length of a groove portion that combines a bending mold and a mobile roll. It is preferable to use one having a length not longer than that.
Furthermore, during actual bending, depending on the processing conditions such as the dimensions of the metal tube and the bending center radius, bending can be performed with a restraint material such as steel shot, sand, or beads inserted into the metal tube as a wrinkle suppression method. preferable.
本発明により提供される金属管の曲げ加工方法では、金属管の曲げ部の拘束を4点支持にしてプレス曲げ加工を行っている。このため、従来の金属管の拘束を3点支持にしたプレス曲げ加工法で生じ易かった薄肉管(t/Dが5%以下)、または曲げ中心半径の小さな曲げ加工(R/Dが3以下)での座屈を抑制することができる。
しかも、本発明により提供される金属管の曲げ加工方法のベースが、プレス曲げ加工法であるため、加工装置が安価で加工セッティングが簡易であり加工時間も短い。
したがって、本発明により、薄肉管(t/Dが5%以下)、または曲げ中心半径の小さな曲げ加工(R/Dが3以下)が、優れた加工精度で、しかも低コストで行われるようになる。
In the method for bending a metal tube provided by the present invention, press bending is performed by supporting the bending portion of the metal tube at four points. For this reason, a thin-walled tube (t / D is 5% or less) that is easily generated by a press bending method in which the conventional metal tube is supported at three points, or bending with a small bending center radius (R / D is 3 or less). ) Can be suppressed.
Moreover, since the base of the metal tube bending method provided by the present invention is a press bending method, the processing apparatus is inexpensive, the processing setting is simple, and the processing time is short.
Therefore, according to the present invention, a thin tube (t / D is 5% or less) or a bending process with a small bending center radius (R / D is 3 or less) can be performed with excellent processing accuracy and at low cost. Become.
前記したように、3点支持による移動式ロールを用いたプレス曲げ加工方法では、曲げ角度θが0<θ≦30°である曲げ初期段階の時に曲げ中心部に座屈が生じることがある。これは、図2に示すように、2つのロール間に隙間が生じており金属管曲げ中心部の剛性が低くなっている点と、プレス曲げ加工では曲げ中心部の曲げ応力が最も大きくなる点から、曲げ中心部で座屈が生じ易くなることによるものである。 As described above, in the press bending method using a movable roll with three-point support, buckling may occur at the bending center portion in the initial bending stage where the bending angle θ is 0 <θ ≦ 30 °. This is because, as shown in FIG. 2, there is a gap between the two rolls, the rigidity of the bending center of the metal tube is low, and the bending stress of the bending center is the largest in press bending. This is because buckling is likely to occur at the center of bending.
そこで、本発明では、図3に示すように、曲げ中心部にクッション金型を設置することで2つの移動式ロール間による隙間を埋め、これにより金属管曲げ中心部の剛性を高めることにした。また、クッション金型の設置により、クッション荷重による管外の摩擦力F1とロール荷重による管外の摩擦力F2による張力が曲げ部に発生するため、曲げ内側の圧縮応力が緩和される。
これら金属管曲げ中心部の剛性向上と曲げ部に張力を発生させることにより、曲げ角度が0<θ≦30°である曲げ初期段階で発生し易い座屈を抑制することができる。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 3, a cushion mold is installed in the bending center portion to fill a gap between the two movable rolls, thereby increasing the rigidity of the metal tube bending center portion. . In addition, since the tension due to the frictional force F1 outside the tube due to the cushion load and the frictional force F2 outside the tube due to the roll load is generated in the bending portion by installing the cushion mold, the compressive stress inside the bending is relieved.
By improving the rigidity of the metal tube bending center portion and generating tension in the bending portion, it is possible to suppress buckling that is likely to occur in the initial bending stage where the bending angle is 0 <θ ≦ 30 °.
さらに、曲げ角度が30°以上になると曲げ中心部の曲げ加工が終了しているため、曲げ中心部の曲げ応力が小さくなっており、曲げ中心部に座屈が生じない加工が可能となる。このため、曲げ金型とクッション金型で金属管を挟み込んだ状態で、移動式ロールで管を曲げ金型に押し込むことで座屈のない曲げ加工が可能となる。また、移動式ロールの溝形状を金属管の寸法以下にすることで金属管の軸方向の張力を大きくできるため、座屈を抑制することができる。 Further, when the bending angle is 30 ° or more, the bending process at the bending center part is completed, so that the bending stress at the bending center part is reduced, and a process that does not buckle at the bending center part becomes possible. For this reason, a bending process without buckling is possible by pressing the pipe into the bending mold with a movable roll while the metal pipe is sandwiched between the bending mold and the cushion mold. Moreover, since the tension | tensile_strength of the axial direction of a metal pipe can be enlarged by making the groove shape of a movable roll below into the dimension of a metal pipe, buckling can be suppressed.
以下に、本発明を、より詳しく説明する。
図4(a)に示すように、被加工金属管曲げ部の拘束を4点支持にした本発明のプレス曲げ加工方法においては、曲げ金型、クッション金型、2つの移動式ロールの4つの金型を用いる。これら金型には、それぞれ被加工金属管の半円弧以下の短い半円形断面の溝を形成しておくことが好ましい。金型の動力は、金属管に荷重をかけることができるように油圧シリンダーやエアーシリンダーなどを使用する。曲げ金型、クッション金型には、被加工金属管に対して垂直方向の荷重をかけ、移動式ロールには管軸方向に荷重をかける。なお、移動式ロールは回転可能にしてもよいし、回転しないようにしてもよい。
Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
As shown in FIG. 4 (a), in the press bending method of the present invention in which the restraint of the bent portion of the metal pipe to be processed is supported at four points, the bending mold, the cushion mold, and the two movable rolls Use a mold. These dies are preferably formed with grooves having a short semicircular cross section that is equal to or less than the semicircular arc of the metal pipe to be processed. For the power of the mold, a hydraulic cylinder or an air cylinder is used so that a load can be applied to the metal pipe. A load in the direction perpendicular to the metal pipe to be processed is applied to the bending mold and the cushion mold, and a load is applied to the movable roll in the pipe axis direction. The mobile roll may be rotatable or may not be rotated.
図4(b)に示すようにクッション金型に被加工金属管をのせた状態で、曲げ金型を金属管とクッション金型に押し付けて曲げ加工を行う。その時、管軸の左右方向に移動するロールをクッション金型の両端に1つずつ取り付けているため、曲げ金型が押し込まれるに従い、左右の移動式ロールが曲げ金型に沿って左右に離れる方向に移動し、金属管が曲げられる。この時、移動式ロールとクッション金型は油圧やエアーを使用したシリンダーやばねを使用することで、金属管に加える荷重を調整することができる。 As shown in FIG. 4B, in a state where the metal pipe to be processed is placed on the cushion mold, bending is performed by pressing the bending mold against the metal pipe and the cushion mold. At that time, since the rolls that move in the left-right direction of the tube axis are attached to both ends of the cushion mold, the left and right mobile rolls move left and right along the bending mold as the bending mold is pushed. The metal tube is bent. At this time, the movable roll and the cushion mold can adjust the load applied to the metal pipe by using a cylinder or a spring using hydraulic pressure or air.
プレス曲げ加工法では、曲げ角度θが0<θ≦30°である曲げ初期段階の時に曲げ中心部の曲げ応力が最も大きくなり、座屈が生じやすくなる。このため、図5に示すように曲げ角度θが0<θ≦30°である曲げ初期段階時に、曲げ中心部にクッション金型を設けることにより、クッション荷重とロール荷重による管外面の摩擦力F1とF2から金属管の曲げ部に張力を発生させ、曲げ中心部の圧縮応力を緩和させながら曲げ加工を行うことになり、これにより座屈の発生を抑制することができる。 In the press bending method, the bending stress at the bending center becomes the largest at the initial bending stage where the bending angle θ is 0 <θ ≦ 30 °, and buckling is likely to occur. For this reason, as shown in FIG. 5, at the initial stage of bending when the bending angle θ is 0 <θ ≦ 30 °, the frictional force F on the outer surface of the pipe due to the cushion load and the roll load is provided by providing a cushion mold at the center of bending. Bending is performed while tension is generated from 1 and F 2 at the bent portion of the metal tube, and the compressive stress at the bending center is relaxed, thereby suppressing the occurrence of buckling.
曲げ角度θが30°以上になると、曲げ中心部の曲げ加工が終了しているため、曲げ中心部で発生する曲げ応力が小さくなっており、曲げ中心部に座屈が生じない加工が可能となる(図4(c)参照)。これにより曲げ部で発生する曲げ応力が全体的に小さくなっている状態である。このため、曲げ金型とクッション金型で金属管を拘束した状態で曲げ金型を降下させることで、移動式ロールが金属管を曲げ金型に沿って押しつけながら座屈のない曲げ加工が可能となる。 When the bending angle θ is 30 ° or more, the bending process at the bending center is completed because the bending process at the bending center has been completed, and the bending center can be processed without buckling. (See FIG. 4C). Thereby, the bending stress generated in the bending portion is in a state of being reduced as a whole. For this reason, by bending the bending mold while the metal pipe is restrained by the bending mold and the cushion mold, it is possible to perform bending without buckling while the mobile roll presses the metal pipe along the bending mold. It becomes.
なお、移動式ロール及びクッション金型には、被加工金属管との当接面に溝を設け、その溝の断面形状を被加工金属管の半円より短い半円形状にすることが好ましい。このような断面形状とすることにより、被加工金属管外面での摩擦力F1とF2が大きくなって金属管の軸方向の圧縮張力を大きくすることができ、その結果、座屈の抑制効果をさらに大きくすることができる。
また、金属管内に砂やビーズ、あるいはスチールショットなどの拘束材を入れて曲げ加工を行うことで、金属管曲げ部の剛性が大きくなり座屈や偏平をさらに抑制することができる。
In addition, it is preferable that a groove | channel is provided in a contact surface with a to-be-processed metal pipe, and the cross-sectional shape of the groove | channel is made into a semicircle shape shorter than the semicircle of a to-be-processed metal pipe in a movable roll and a cushion metal mold | die. With such a sectional shape, it is possible to increase the axial compression tension frictional force F 1 and F 2 is increased metal tube in the processed metal tube outer surface, as a result, the suppression of buckling The effect can be further increased.
Further, by bending by placing a restraining material such as sand, beads or steel shot in the metal tube, the rigidity of the bent portion of the metal tube is increased, and buckling and flatness can be further suppressed.
次に、本発明の曲げ加工法を、試験的に実施した事例を紹介する。
素材として、フェライト系ステンレス鋼管を用いた。
表1に素材フェライト系ステンレス鋼管の寸法と機械的性質について示す。tが0.8mm以下でt/Dが5.0%以下の小径薄肉管を用いた。
表2に加工時の曲げ条件を示す。曲げ中心半径Rを56mm(3.5D)、24mm(1.5D)、16mm(1.0D)の3種類を用いることで、曲げ中心半径の小さな曲げ加工(R/Dが3以下)を行った。設定曲げ角度を90°、鋼管内からの砂を用いての拘束と拘束無しの2種類とした。
Next, a case where the bending method of the present invention is experimentally introduced will be introduced.
A ferritic stainless steel pipe was used as the material.
Table 1 shows the dimensions and mechanical properties of the ferritic stainless steel pipe. A small diameter thin tube having a t of 0.8 mm or less and a t / D of 5.0% or less was used.
Table 2 shows the bending conditions during processing. Bending with a small bending center radius (R / D is 3 or less) by using three types of bending center radius R: 56mm (3.5D), 24mm (1.5D), 16mm (1.0D) It was. The set bending angle was 90 °, and there were two types of restraint using sand from inside the steel pipe and no restraint.
図6に移動式ロールを用いたプレス曲げ加工方法と使用した金型形状について示す。図6(a)は移動式ロールを用いたプレス曲げ加工方法の概要図を示す。移動式ロールには荷重を付与できる構造となっており、クッション金型においてもクッションばねを使用することで荷重を付与できる構造となっている。図6(b)に示すように曲げ金型、移動式ロール、クッション金型は溝形状を有しており、溝幅をW、溝高さをH、溝半径をrとしている。 FIG. 6 shows a press bending method using a movable roll and a mold shape used. FIG. 6A shows a schematic diagram of a press bending method using a movable roll. The movable roll has a structure capable of applying a load, and the cushion mold has a structure capable of applying a load by using a cushion spring. As shown in FIG. 6B, the bending mold, the movable roll, and the cushion mold have a groove shape, where the groove width is W, the groove height is H, and the groove radius is r.
さらに、表3に用いた加工時の金型条件について示す。表3中の溝形状を示す数値の単位はmmである。なお、ロール荷重は0.4MPaで一定の値とした。
比較例1,2は、従来のプレス曲げ加工法である3点支持によるプレス曲げ加工法であり、実施例1〜8は、4点支持によるプレス曲げ加工法である。曲げ金型とクッション金型の溝形状は比較例1,2と実施例1〜8はともに溝幅W16×溝高さH8×溝半径r8とし、ロール溝形状は実施例1〜4では溝幅W16×溝高さH8×溝半径r8とし、実施例5〜8と比較例1,2では溝幅W16×溝高さH8×溝半径r7.5とした。クッションばね定数は、実施例1,2,5,6では100N/mmとし、実施例3,4,7,8では25N/mmとする。鋼管内の拘束は、実施例1,3,5,7と比較例1では砂を使用し、実施例2,4,6,8と比較例2では拘束無しとした。
Furthermore, it shows about the metal mold | die conditions at the time of the process used for Table 3. The unit of the numerical value indicating the groove shape in Table 3 is mm. The roll load was set to a constant value of 0.4 MPa.
Comparative Examples 1 and 2 are press bending methods using a three-point support, which is a conventional press bending method, and Examples 1 to 8 are press bending methods using a four-point support. The groove shape of the bending mold and the cushion mold is the groove width W16 × groove height H8 × groove radius r8 in Comparative Examples 1 and 2 and Examples 1 to 8, and the roll groove shape is the groove width in Examples 1 to 4. W16 × groove height H8 × groove radius r8. In Examples 5 to 8 and Comparative Examples 1 and 2, the groove width was W16 × groove height H8 × groove radius r7.5. The cushion spring constant is 100 N / mm in Examples 1, 2, 5, and 6, and 25 N / mm in Examples 3, 4, 7, and 8. As for the restraint in the steel pipe, sand was used in Examples 1, 3, 5 and 7 and Comparative Example 1, and no restraint was used in Examples 2, 4, 6, 8 and Comparative Example 2.
表4に、本加工試験例の結果について示す。
比較例1,2の従来の3点支持によるプレス曲げ加工法では、鋼管内に砂を入れても、入れなくてもいずれの加工条件でも座屈が生じる結果となり、薄肉管で曲げ中心半径の小さな曲げ加工(R/Dが3以下)曲げ加工が困難であることがわかった。
4点支持によるプレス曲げ加工法を用いた実施例1においては、曲げ中心半径が56mm(3.5D)で鋼管の板厚が0.4mm〜0.8mm、曲げ中心半径が24mm(1.5D)で鋼管の板厚が0.6mm〜0.8mm、曲げ中心半径が16mm(1.0D)で鋼管の板厚が0.8mmの加工条件では座屈のない曲げ成形が可能であったが、曲げ中心半径が24mm(1.5D)で鋼管の板厚が0.4mm、曲げ中心半径が16mm(1.0D)で鋼管の板厚が0.4mm〜0.6mmでは座屈が生じた。この結果から、曲げ中心半径Rが小さくなり、また鋼管板厚の薄肉化が進むことで曲げ成形が困難になった。
Table 4 shows the results of this processing test example.
In the conventional press bending method with the three-point support of Comparative Examples 1 and 2, buckling occurs in any processing condition regardless of whether sand is put in the steel pipe or not. It turned out that a small bending process (R / D is 3 or less) and a bending process are difficult.
In Example 1 using the press bending method with four-point support, the bending center radius is 56 mm (3.5 D), the plate thickness of the steel pipe is 0.4 mm to 0.8 mm, and the bending center radius is 24 mm (1.5 D). Bending without buckling was possible under the processing conditions where the steel pipe thickness was 0.6mm to 0.8mm, the bending center radius was 16mm (1.0D), and the steel pipe thickness was 0.8mm. At 24 mm (1.5 D), the steel pipe thickness was 0.4 mm, the bending center radius was 16 mm (1.0 D), and the steel pipe thickness was 0.4 mm to 0.6 mm, buckling occurred. From this result, bending center radius R became small, and bending forming became difficult because thickness reduction of the steel pipe plate thickness progressed.
実施例2の鋼管内に砂を入れない条件では(それ以外の条件は実施例1と同じ)、曲げ中心半径が56mm、24mm(1.5D)の加工条件では実施例1と同じ成形性であったが、曲げ中心半径が16mm(1.0D)では鋼管の板厚が0.4mm〜0.8mmで座屈が生じた。この結果から、鋼管内に砂を入れない条件では、鋼管内の拘束がなくなるため、座屈が発生しやすくなり成形範囲が狭くなった。
実施例3のクッションばね定数を25N/mmにした条件では(それ以外の条件は実施例1と同様)、曲げ中心半径が56mm、24mm(1.5D)の加工条件では実施例1と同じ成形性であったが、曲げ中心半径が16mm(1.0D)では鋼管の板厚が0.4mm〜0.8mmで座屈が生じた。この結果から、クッションばね定数が低いとクッション荷重が小さくなり、座屈が発生しやすくなり成形範囲が狭くなった。
In the condition where sand is not put in the steel pipe of Example 2 (other conditions are the same as in Example 1), the processing conditions with a bending center radius of 56 mm and 24 mm (1.5 D) are the same as in Example 1. However, when the radius of bending center was 16 mm (1.0 D), buckling occurred when the plate thickness of the steel pipe was 0.4 mm to 0.8 mm. From this result, under the condition where sand is not put into the steel pipe, since the restraint in the steel pipe is lost, buckling is likely to occur and the forming range is narrowed.
In the condition where the cushion spring constant of Example 3 is 25 N / mm (other conditions are the same as in Example 1), the same molding as in Example 1 is performed under the processing conditions where the bending center radius is 56 mm and 24 mm (1.5 D). However, when the bending center radius was 16 mm (1.0 D), buckling occurred when the steel pipe plate thickness was 0.4 mm to 0.8 mm. From this result, when the cushion spring constant was low, the cushion load was reduced, buckling was likely to occur, and the molding range was narrowed.
実施例4の鋼管内に砂を入れない条件では(それ以外の条件は実施例2と同様)、曲げ中心半径が56mm(3.5D)の加工条件では実施例1と同じ成形性であったが、曲げ中心半径が24mm(1.5D)では鋼管の板厚が0.8mmのみ成形が可能で0.4mm〜0.6mmでは座屈が発生し、曲げ中心半径が16mm(1.0D)では鋼管の板厚が0.4mm〜0.8mmで座屈が生じた。実施例4は鋼管内に砂を入れていないため、実施例3よりも成形範囲が狭くなった。
実施例1〜4の結果から、曲げ中心半径が24mm(1.5D)で鋼管の板厚が0.4mm、曲げ中心半径が16mm(1.0D)で鋼管の板厚が0.4mm〜0.8mmの加工条件では座屈が生じた。よって、これらの結果を踏まえて、実施例5〜8ではロール溝形状の溝半径を7.5mmに小さくして実験を行った。ロール溝形状を変更した以外の条件は、実施例5では実施例1、実施例6は実施例2、実施例7は実施例3、実施例8は実施例4とそれぞれ同じ条件である。
In the condition where sand was not put into the steel pipe of Example 4 (other conditions were the same as in Example 2), the same formability as in Example 1 was obtained in the processing condition with a bending center radius of 56 mm (3.5 D). However, if the bending center radius is 24mm (1.5D), the steel pipe can only be formed with a thickness of 0.8mm, buckling occurs between 0.4mm and 0.6mm, and if the bending center radius is 16mm (1.0D), Buckling occurred when the plate thickness was 0.4mm to 0.8mm. In Example 4, sand was not put in the steel pipe, so the molding range was narrower than that in Example 3.
From the results of Examples 1 to 4, the bending center radius is 24 mm (1.5 D), the steel pipe thickness is 0.4 mm, the bending center radius is 16 mm (1.0 D), and the steel pipe thickness is 0.4 mm to 0.8 mm. Buckling occurred under the processing conditions. Therefore, based on these results, in Examples 5 to 8, experiments were performed with the groove radius of the roll groove shape being reduced to 7.5 mm. The conditions other than the change of the roll groove shape are the same as those in Example 1, Example 6, Example 2 in Example 5, Example 7 in Example 7, and Example 3 in Example 8.
実施例5〜8の結果から、ロール溝形状の溝半径を7.5mmに小さくすることで曲げ成形範囲が実施例1〜4の結果よりも広くなった。実施例5においては、クッションばね定数を100N/mm、鋼管内に砂を入れることで曲げ中心半径が24mm(1.5D)で鋼管の板厚が0.4mm、曲げ中心半径が16mm(1.0D)で鋼管の板厚が0.6mm〜0.8mmの加工条件での曲げ成形が可能となった。
以上のことから、ロールの溝断面形状を鋼管の半円より短い半円形状にすることでさらに座屈を抑制することができることがわかった。
From the results of Examples 5 to 8, the bending forming range was wider than the results of Examples 1 to 4 by reducing the groove radius of the roll groove shape to 7.5 mm. In Example 5, the cushion spring constant is 100 N / mm, sand is put in the steel pipe, the bending center radius is 24 mm (1.5 D), the steel pipe sheet thickness is 0.4 mm, and the bending center radius is 16 mm (1.0 D). ) Makes it possible to bend the steel tube with a processing thickness of 0.6 mm to 0.8 mm.
From the above, it was found that buckling can be further suppressed by making the groove cross-sectional shape of the roll into a semicircular shape shorter than the semicircle of the steel pipe.
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